MEMS麥克風(fēng)
MEMS(微型機(jī)電系統(tǒng)) 麥克風(fēng)是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng),簡單的說就是一個(gè)電容器集成在微硅晶片上,可以采用表貼工藝進(jìn)行制造,能夠承受很高的回流焊溫度,容易與 CMOS 工藝及其它音頻電路相集成, 并具有改進(jìn)的噪聲消除性能與良好的 RF 及 EMI 抑制性能.MEMS麥克風(fēng)的全部潛能還有待挖掘,但是采用這種技術(shù)的產(chǎn)品已經(jīng)在多種應(yīng)用中體現(xiàn)出了諸多優(yōu)勢,特別是中高端手機(jī)應(yīng)用中。
MEMS麥克風(fēng)的優(yōu)勢
目前,實(shí)際使用的大多數(shù)麥克風(fēng)都是ECM(駐極體電容器)麥克風(fēng),這種技術(shù)已經(jīng)有幾十年的歷史。ECM 的工作原理是利用駐有永久電荷的聚合材料振動(dòng)膜?! ?/p>
與ECM的聚合材料振動(dòng)膜相比,MEMS麥克風(fēng)在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定,其敏感性不會(huì)受溫度、振動(dòng)、濕度和時(shí)間的影響。由于耐熱性強(qiáng),MEMS麥克風(fēng)可承受260℃的高溫回流焊,而性能不會(huì)有任何變化。由于組裝前后敏感性變化很小,還可以節(jié)省制造過程中的音頻調(diào)試成本?! ?/p>
MEMS麥克風(fēng)需要ASIC提供的外部偏置,而ECM沒有這種偏置。有效的偏置將使MEMS麥克風(fēng)在整個(gè)操作溫度范圍內(nèi)都可保持穩(wěn)定的聲學(xué)和電氣參數(shù),還支持具有不同敏感性的麥克風(fēng)設(shè)計(jì)?! ?/p>
傳統(tǒng)ECM的尺寸通常比MEMS麥克風(fēng)大,并且不能進(jìn)行SMT(表面貼裝技術(shù))操作。在MEMS麥克風(fēng)的制造過程中,SMT回流焊簡化了制造流程,可以省略一個(gè)目前通常以手工方式進(jìn)行的制造步驟。
在ECM麥克風(fēng)內(nèi),必須添加進(jìn)行信號(hào)處理的電子元件;而在MEMS麥克風(fēng)中,只需在芯片上添加額外的專用功能即可。與ECM相比,這種額外功能的優(yōu)點(diǎn)是使麥克風(fēng)具有很高的電源抑制比,能夠有效抑制電源電壓的波動(dòng)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,集成在芯片上的寬帶RF抑制功能,這一點(diǎn)不僅對(duì)手機(jī)這樣的RF應(yīng)用尤其重要,而且對(duì)所有與手機(jī)操作原理類似的設(shè)備(如助聽器)都非常重要。
MEMS麥克風(fēng)的小型振動(dòng)膜還有另一個(gè)優(yōu)點(diǎn),直徑不到1mm的小型薄膜的重量同樣輕巧,這意味著,與ECM相比,MEMS麥克風(fēng)會(huì)對(duì)由安裝在同一PCB上的揚(yáng)聲器引起的PCB 噪聲產(chǎn)生更低的振動(dòng)耦合。
MEMS麥克風(fēng)的主要參數(shù)
MEMS麥克風(fēng)的發(fā)展前景
對(duì)于大型的半導(dǎo)體制造商來說,他們具備制造該產(chǎn)品系列的核心能力。首先是MEMS 設(shè)計(jì)和制造能力,其次是ASIC設(shè)計(jì)和制造能力,最后是大容量、低成本的封裝能力。迄今為止,音頻公司一直占據(jù)著幾乎整個(gè)MEMS麥克風(fēng)市場,它們必須依賴半導(dǎo)體代工廠提供相關(guān)技術(shù)并與他們分享利潤?,F(xiàn)在,英飛凌的進(jìn)入意味著該市場擁有了新的選擇,并且降低了元件購買者的風(fēng)險(xiǎn)?! ?/p>
尺寸方面的限制主要來自MEMS本身。另外,由于音頻端口不能采用真空工具進(jìn)行操作,尺寸的進(jìn)一步縮小將會(huì)受到制造過程中標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)化貼裝工具的限制?! ?/p>
ASIC中將會(huì)集成更多功能:ADC和數(shù)字輸出是第一步;還可利用標(biāo)準(zhǔn)組件,如風(fēng)噪信號(hào)過濾組件;專用接口和信號(hào)預(yù)處理將成為很大的應(yīng)用領(lǐng)域;RF屏蔽也會(huì)得到進(jìn)一步改進(jìn)?! ?/p>
在音頻方面,MEMS麥克風(fēng)也會(huì)有很多變化。SMM310不只在20Hz~20kHz的頻率范圍內(nèi)針對(duì)人聲進(jìn)行了優(yōu)化,還有較高的聲學(xué)敏感性。
很難預(yù)測何時(shí)會(huì)出現(xiàn)帶有集成式麥克風(fēng)并能記錄美妙立體聲的單芯片攝像電話,但毫無疑問,技術(shù)正在朝著這個(gè)方向發(fā)展?!?/p>